基于三角模糊数的营房增层改造工程质量评价

王建国，宋 楠，王祥宇，王文康

(中国人民解放军后勤工程学院 军事工程管理系，重庆 401331)

既有营房增层改造工程是一个多层次、多目标的复杂系统工程，涉及加固、新建、改造等，对工程的安全可靠性和使用功能等有着一定的要求。传统的建筑工程质量评价方法往往重视建筑的结构安全，对使用功能的评价涉及较少，且既有营房增层改造工程质量评价具有很大的模糊性和不确定性，传统的方法难以将增层工程质量科学、准确地表现出来。从分析既有营房增层改造工程质量的具体要求入手，对影响工程质量的指标进行整理、分析，建立工程质量评价体系。采用三角模糊数和模糊综合评价方法对既有营房增层改造工程质量进行评价，合理建立评价模型，科学赋予指标权重，准确评估工程质量。

1 构建既有营房增层改造工程质量评价体系

既有营房增层改造可以采取多种方案，如直接增层法、改变荷载传递增层法和外套增层法。针对采取不同方案的改造工程，所应用的工程质量评价指标也不尽相同。采用直接增层方案，对工程质量考虑较多的是原有建筑的地基、上部结构的加固和增建工程与原有建筑结构的连接。采用改变荷载传递增层方案更加关注新结构体系稳定性和使用功能完善性。而对于外套增层而言，原营房与套建增层框架的协同工作、连接构造和结构体系的抗震性能则尤为重要［1］。在此重点研究采用直接增层方案所涉及的增层改造工程质量评价体系。

营房直接增层改造工程与新建工程有所不同，在考虑增建工程本身质量的基础上，同时在结构方面要考虑地基基础及原有结构的加固和与原建筑物结构主体的连接。多层全框架结构应考虑上下框架柱的对齐连接，而多层内框架增层部分的结构布置应与下层结构相同。同时，植筋工程［2］、新旧混凝土结合面工作性能［3，4］和新旧结构交界处的转换梁［5］都对结构安全有较大影响。在既有营房功能改造中，隔热、保温、通风、采光等改造应在原有基础上得到进一步完善，既可以通过增加采光面积、改善外墙保温性能等技术手段，也可以在考虑空间环境与生态环境的基础上利用现代机械设备达到节能环保的效果［6］。同时增建部分给排水、暖通和电气设施与原建筑的配套结合、上下结构的空间布局也是衡量工程使用功能的重要指标。最后建筑立面上的协调美观则是从美学角度考量工程质量。因此，针对增层改造工程质量评价指标的特殊性，建立工程质量评价指标［7］如表1 所示。

2 基于三角模糊数的工程质量综合评价

2.1 三角模糊数的基础知识

为了有效提高评价工作的准确性，在评价过程中引入三角模糊数，较好地解决工程质量评价模糊性和不确定性问题。

表1 营房增层改造工程质量评价指标

2.2 工程质量模糊综合评价

在评价过程中引入三角模糊数，能够有效解决模糊性和不确定性问题，使既有营房增层改造工程质量评价更具科学性与准确性。

采用三角模糊数和模糊综合评价方法对既有营房增层工程质量评价的过程:

1)确定既有营房增层工程质量评价指标体系U 和评价集合E［10］。一级指标集合:U ={U1，U2，U3}，二级指标集合U1={U11，U12，U13，U14}，U2={U21，U22，U23，U24，U25}，U3={U31，U32，U33}。

根据工程质量及争先创优的目标，将既有营房增层工程质量的评价集合分为5 个等级，即U ={U1，U2，U3，U4，U5}，U1代表质量评价为“优秀”，说明目标工程质量优秀;U2代表质量评价为“良好”，说明目标工程质量达到良好水平;U3代表质量评价为“合格”，说明目标工程质量基本达标;U4代表质量评价为“待合格”，说明工程质量经过返工后可以达到合格标准;U5代表质量评价为“不合格”，说明工程质量为不合格。

运用三角模糊数方法将评价集合量化［11］，有隶属度函数和三角模糊数形式~ai表示，如表2 所示。

表2 营房增层改造工程质量评价集

2)确定评价指标权重［12］。邀请专家对3 个一级指标和12 个二级指标两两比较，给出评价，其三角模糊数互补判断矩阵为

其中，k=1，2，…，m;i，j=1，2，3…，n。

第二步通过加权平均计算专家评分，计算得到:

第三步通过公式［10］A=(a+4b+c)/6 计算出平均值，形成精确数判断矩阵Fij。最后通过行和归一化的方法得到二级指标权重集Wi和一级指标权重集W。

其中，i=(1，2，…，k);W=(W1，W2，…，Wn)。

3)邀请专家对评价集合的12 个指标进行评分，形成评价矩阵。假设专家同等重要，对评价矩阵中的数据进行算术平均处理，得到综合评价矩阵，其中

对权重集Wi和模糊评价集进行加权，得到指标隶属度:

3 实例分析

3.1 工程背景

某部队营区，一栋3 层的框架体系办公营房，于1998 年投入使用，建筑面积为1 872 m2。现决定改善办公条件，在原有营房基础上增加二层。根据地勘报告与现场勘查，原营房基础形式为人工灌注桩，桩身直径为1.0 m、1.2 m，桩身长度为7 m。原营房的梁、板、柱的混凝土等级为C25，抗震等级为6 度设防。经结构检测与内力分析，基础承载力可以满足增层后要求;对部分纵筋不足的框架柱，采用了增加柱截面的方法进行加固;对部分抗剪不足的框架梁，采用粘贴U型钢条的方法进行加固。本工程采用了植筋技术与界面剂增强新旧混凝土的整体工作性能。在维护1 结构节能改造方面，采用粘贴膨胀聚苯板薄抹灰涂料饰面做法;将保温性、密封性差的外窗更换为断热铝合金节能外窗。建筑立面上，拆掉原有营房的外墙饰面砖，与新建工程外墙统一干挂花岗岩，协调统一。

3.2 工程质量评估

首先邀请专家对一级评语指标和二级评语指标两两比较并规范化，构造模糊互补矩阵，通过加和平均和权重计算，得出二级指标权重集Wi和一级指标集W:

专家对营房增层改造工程质量的12 个指标进行评分，具体得分见表3。

表3 四位专家对工程质量评价模糊集

汇总专家对安全性能指标的评价，通过算术平均计算得到的4 个评价矩阵的综合矩阵:

将安全可靠性指标权重W1与相乘，得到安全可靠性指标隶属度:

图1 某营房增层改造工程质量评价隶属度函数

通过计算得:

计算工程质量相似度:

通过比较，C良好明显大于C优秀，结果证明该增层改造工程的质量等级为良好。

4 结束语

通过对既有营房增层改造工程质量的安全可靠性、使用功能和建筑环境三方面的评价指标建立，准确地定位了影响增层改造工程质量的关键。运用三角模糊数学方法，通过专家评估，分析确定增层改造工程质量等级，使增层改造工程质量评价的模糊性问题得以较好解决。结合某营房工程的实例分析，证明该方法具有可行性与可操作性。

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